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【摘 要】实验设计的好坏直接关系到教学的效率与成败。通过教学实践发现，在教材编排中，有些实验在实际操作过程中存在着不够完善之处;有些实验需要根据学生前概念认知适时地进行微调;有些实验则需要在教学遇阻时重新设计和补充等情况。教师要根据教学的需要，结合学生的认知水平，因地制宜地进行实验的改进和创新，提高实验的可操作性、实用性、趣味性，将实验的价值发挥淋漓尽致，为有效地进行科学探究助航。
【关键词】实验设计;改进实验;科学实践
【中图分类号】G623.6 【文献标识码】A
【文章编号】2095-3089（2019）15-0276-01
小学科学课是一门以实验为基础的课程，学生通过亲身经历的科学实践活动学习知识，促进他们科学态度的发展，让学生在实验中观察、实验和推理来获取正确的知识，培养学生的动手能力，并能够引用科学语言进行表达和交流，提高他们的思维能力和创新能力。因此，可操作性的、成功的实验才是科学课堂的基石。
但是在教学实践中，我们发现有些实验的设计和实验材料的选用不合理、不科学。因此科学教师在进行教学设计时，在用好教材的基础上应该进行实验研究和改进，从而提升科学实验教学的实效。通过设计简单、便于操作、有趣、符合孩子们年龄特点的实验来诠释不同的科学原理，把复杂的问题简单化，让学生体验实验的乐趣，使学生的科学素养得到培养和提升。
一、实验材料的改进
教材中的实验材料存在着一些先天不足，学生实验时缺乏可操作性，改进实验材料需要准备便于操作，能够替代教材中材料的功能，并能使实验效果明显。
案例1：四年级《食盐在水中溶解了吗》一课，食盐溶解后在水中是如何分布的，这一现象学生无法用肉眼直接观察到。很多学生甚至错误地认为“下面多上面少”，因为生活经验告诉他们，很多时候，喝汤时觉得下面会咸一些。怎么办？最好找一种溶解过程是可视的、溶解后分布情况是可以看得见的物质做类比。高锰酸钾是最好的选择。学生在观察高锰酸钾颗粒溶解的过程中，形象地观察到高锰酸钾从可见到不可见、扩散后均匀分布、水从无色到紫色的变化过程。这时，学生头脑中溶解的概念就丰富了：物质在水中溶解的过程是慢慢扩散的，溶解后是均匀分布在水中的。
二、实验方法的改进
实验的方法多种多样，但是方法不同实验的效果就不一样。在教学设计时，我们要采用方法简单、便于操作、效果明显的方法。在教学预设中，教师在实验方法研究时，可引导学生进行实验探讨，找到更合适的实验方法，提高实验的成功率，找到解决问题的最佳途径。
案例2：三年级《空气有重量》一课，如何设计一个实验来证明空气是否有重量？教材提供的做一个小天平：在一根细木棍上用尺子确定一个中心点，并作上记号;再在细木棍中心点的两个侧面按上图钉，拴上细线;在木棍的一侧拴上一个没充气的气球，另一侧拴上笔帽，再提起系在木棍中心点的细绳，想办法使木棍达到平衡;把小天平上的气球充气后，再拴在小天平上，观察小天平是否依旧平衡。
基于学生的实际情况，该实验的两次平衡环节，即自制小天平本身平衡和小天平两端分别挂上气球、笔帽后再次达到平衡。难度较大，学生操作和理解困难。同时用头提细绳，手的轻微抖动会导致小天平摇摆不定，不便于观察。
改进中为避免调平衡的难处，只要思考打破平衡，实验就成功了，那样方法的多种多样。在此我提供结构性的材料，挂在铁架台的杠杆尺、气球、回形针等，让学生讨论实验方案并画出来（如图一）。
三、实验设计的创新
实验设计往往是教学中的难点，不论是教师精心进行的实验设计还是小组合作进行的实验设计，都体现了智慧的力量。
案例3：五年级《浮力》一课中有测量泡沫塑料块受到的浮力，按课本的实验设计（如图二），是想利用弹簧测力计来测量浮力，但是在一个很浅的水槽里很难用弹簧测力计在水下直接测浮力。因此，在杯子的底部装上一个小滑轮，利用定滑轮不改变力的大小只改变方向的原理，来间接测浮力。
但教师在下水实验中会出现诸多困难，为此进行实验改进（如图三）：用棉线将泡沫塑料块、钩码绑扎好，量筒内装400毫升的水。提起小号泡沫塑料块，慢慢往下移动，钩码浸没时，读出此时水面的刻度1和弹簧测力计的拉力读数1。继续往下移动，钩码和泡沫塑料块同时浸没时，读出此时水面对用刻度2和弹簧测力计的拉力读数2。测量发现，泡沫塑料块排开的水量为（刻度2-刻度1），受到的浮力为（读数2-读数1）。
以此方法，将中号、大号泡沫塑料块浸入水中测量，记录排开的水量和受到的浮力。还可以让泡沫塑料块逐渐浮出水面，观察弹簧测力计的变化并思考原因。
改进后的实验由于装置简单，操作便捷，可以反复测量，提高了数据的可信度;由于避免了摩擦带来的测量，实验数据的准确度大大提高，且因直接测量得到浮力值，省去了复杂的计算过程，因此，学生可以专注排开水量与浮力之间的关系。同时成功操作测量获得数据后，学生会产生愉快的情感体验。这样就能达到教师预设的目标，这也正是着眼于学生的最近发展区进行的教学。
四、实验记录的改进
实验记录是为分析、讨论、得出科学的结论服务的，不同年级的学生科学观察及记录的能力不同，这种能力的不同都可以在实验记录上有所体现。所以实验记录单上可以在方法上或工具上具有一定的指導意义。同时应该有层次性设计。
例如：二年级《磁极与方向》一课，在探究条形磁铁能否指示南北方向时，科学活动手册的实验记录形式是这样的（如表一）。
对于二年级学生的认知来说，他们对于这个记录表的解读是很有难度的，教师在设计时对其应该有一定的敏感度。所以在教学中我们可以将其简化成既简单又方便观察的表（如表二）。
有效的实验改进确实能为探究活动起到推波助澜的作用。教师在教学设计时，应该在教材实验的基础上，以教学重难点的突破、科学概念的建构、认知理解的疏导及动手操作的简便等作为改进的依据，结合学生的年龄特点和实际需要，有的放矢地进行。
科学教师是学生与实验的沟通者、引导者、解释者。我们有责任和义务结合教材实际，设计和改进符合学生认知发展的好实验，通过改进实验，不仅可以达到最佳的教学效果，加深学生对课堂中所学知识的理解，而且能激发他们在相关知识领域的探索兴趣，拓宽学生的思维，培养他们细致观察现象科学分析问题的能力。
【关键词】实验设计;改进实验;科学实践
【中图分类号】G623.6 【文献标识码】A
【文章编号】2095-3089（2019）15-0276-01
小学科学课是一门以实验为基础的课程，学生通过亲身经历的科学实践活动学习知识，促进他们科学态度的发展，让学生在实验中观察、实验和推理来获取正确的知识，培养学生的动手能力，并能够引用科学语言进行表达和交流，提高他们的思维能力和创新能力。因此，可操作性的、成功的实验才是科学课堂的基石。
但是在教学实践中，我们发现有些实验的设计和实验材料的选用不合理、不科学。因此科学教师在进行教学设计时，在用好教材的基础上应该进行实验研究和改进，从而提升科学实验教学的实效。通过设计简单、便于操作、有趣、符合孩子们年龄特点的实验来诠释不同的科学原理，把复杂的问题简单化，让学生体验实验的乐趣，使学生的科学素养得到培养和提升。
一、实验材料的改进
教材中的实验材料存在着一些先天不足，学生实验时缺乏可操作性，改进实验材料需要准备便于操作，能够替代教材中材料的功能，并能使实验效果明显。
案例1：四年级《食盐在水中溶解了吗》一课，食盐溶解后在水中是如何分布的，这一现象学生无法用肉眼直接观察到。很多学生甚至错误地认为“下面多上面少”，因为生活经验告诉他们，很多时候，喝汤时觉得下面会咸一些。怎么办？最好找一种溶解过程是可视的、溶解后分布情况是可以看得见的物质做类比。高锰酸钾是最好的选择。学生在观察高锰酸钾颗粒溶解的过程中，形象地观察到高锰酸钾从可见到不可见、扩散后均匀分布、水从无色到紫色的变化过程。这时，学生头脑中溶解的概念就丰富了：物质在水中溶解的过程是慢慢扩散的，溶解后是均匀分布在水中的。
二、实验方法的改进
实验的方法多种多样，但是方法不同实验的效果就不一样。在教学设计时，我们要采用方法简单、便于操作、效果明显的方法。在教学预设中，教师在实验方法研究时，可引导学生进行实验探讨，找到更合适的实验方法，提高实验的成功率，找到解决问题的最佳途径。
案例2：三年级《空气有重量》一课，如何设计一个实验来证明空气是否有重量？教材提供的做一个小天平：在一根细木棍上用尺子确定一个中心点，并作上记号;再在细木棍中心点的两个侧面按上图钉，拴上细线;在木棍的一侧拴上一个没充气的气球，另一侧拴上笔帽，再提起系在木棍中心点的细绳，想办法使木棍达到平衡;把小天平上的气球充气后，再拴在小天平上，观察小天平是否依旧平衡。
基于学生的实际情况，该实验的两次平衡环节，即自制小天平本身平衡和小天平两端分别挂上气球、笔帽后再次达到平衡。难度较大，学生操作和理解困难。同时用头提细绳，手的轻微抖动会导致小天平摇摆不定，不便于观察。
改进中为避免调平衡的难处，只要思考打破平衡，实验就成功了，那样方法的多种多样。在此我提供结构性的材料，挂在铁架台的杠杆尺、气球、回形针等，让学生讨论实验方案并画出来（如图一）。
三、实验设计的创新
实验设计往往是教学中的难点，不论是教师精心进行的实验设计还是小组合作进行的实验设计，都体现了智慧的力量。
案例3：五年级《浮力》一课中有测量泡沫塑料块受到的浮力，按课本的实验设计（如图二），是想利用弹簧测力计来测量浮力，但是在一个很浅的水槽里很难用弹簧测力计在水下直接测浮力。因此，在杯子的底部装上一个小滑轮，利用定滑轮不改变力的大小只改变方向的原理，来间接测浮力。
但教师在下水实验中会出现诸多困难，为此进行实验改进（如图三）：用棉线将泡沫塑料块、钩码绑扎好，量筒内装400毫升的水。提起小号泡沫塑料块，慢慢往下移动，钩码浸没时，读出此时水面的刻度1和弹簧测力计的拉力读数1。继续往下移动，钩码和泡沫塑料块同时浸没时，读出此时水面对用刻度2和弹簧测力计的拉力读数2。测量发现，泡沫塑料块排开的水量为（刻度2-刻度1），受到的浮力为（读数2-读数1）。
以此方法，将中号、大号泡沫塑料块浸入水中测量，记录排开的水量和受到的浮力。还可以让泡沫塑料块逐渐浮出水面，观察弹簧测力计的变化并思考原因。
改进后的实验由于装置简单，操作便捷，可以反复测量，提高了数据的可信度;由于避免了摩擦带来的测量，实验数据的准确度大大提高，且因直接测量得到浮力值，省去了复杂的计算过程，因此，学生可以专注排开水量与浮力之间的关系。同时成功操作测量获得数据后，学生会产生愉快的情感体验。这样就能达到教师预设的目标，这也正是着眼于学生的最近发展区进行的教学。
四、实验记录的改进
实验记录是为分析、讨论、得出科学的结论服务的，不同年级的学生科学观察及记录的能力不同，这种能力的不同都可以在实验记录上有所体现。所以实验记录单上可以在方法上或工具上具有一定的指導意义。同时应该有层次性设计。
例如：二年级《磁极与方向》一课，在探究条形磁铁能否指示南北方向时，科学活动手册的实验记录形式是这样的（如表一）。
对于二年级学生的认知来说，他们对于这个记录表的解读是很有难度的，教师在设计时对其应该有一定的敏感度。所以在教学中我们可以将其简化成既简单又方便观察的表（如表二）。
有效的实验改进确实能为探究活动起到推波助澜的作用。教师在教学设计时，应该在教材实验的基础上，以教学重难点的突破、科学概念的建构、认知理解的疏导及动手操作的简便等作为改进的依据，结合学生的年龄特点和实际需要，有的放矢地进行。
科学教师是学生与实验的沟通者、引导者、解释者。我们有责任和义务结合教材实际，设计和改进符合学生认知发展的好实验，通过改进实验，不仅可以达到最佳的教学效果，加深学生对课堂中所学知识的理解，而且能激发他们在相关知识领域的探索兴趣，拓宽学生的思维，培养他们细致观察现象科学分析问题的能力。